17 tecnologías y productos que tenemos gracias a la carrera espacial: desde energía solar hasta fruta deshidratada

Puede que aquel gran paso para la humanidad significase algo más que el hecho de que el ser humano decidiese poner el pie más allá de la Tierra, porque el efecto de la carrera espacial se nota también aquí, en la superficie terrestre. Hizo falta un gran esfuerzo tecnológico para hacer posible hacer aquel viaje a la Luna, pero al mismo tiempo hay muchas tecnologías y materiales actuales que debemos al avance en la carrera espacial.

Aunque se trató de una serie de logros entre una agencia y otra (una verdadera competición, de hecho), la NASA recoge algunas de estas aportaciones en productos actuales cuyo germen o promotor fue el avance tecnológico para la conquista del espacio. Herramientas, prótesis, comida y hasta innovación en los colchones deben su existencia en parte a la carrera espacial, reunimos unos cuantos ejemplos.

Cuando se habla de la temperatura que hay en la superficie de una estrella, como hacíamos el otro día en el caso de Betelgeuse, no es porque una de nuestras naves o sondas ha ido hasta allí a poner un termómetro. Estas mediciones se realizan con infrarrojos, y con este mismo sistema la NASA desarrolló el primer termómetro aural, en colaboración con Diatek Corporation.

Concretamente esta tecnología se desarrolló en el Laboratorio de Propulsión de la NASA (el JPL, Jet Propulsion Laboratory) en Pasadena (California), para misiones en las que se tuviese que realizar este tipo de mediciones (una de ellas es por ejemplo el IRAS, Infrared Astronomical Satellite). Así, del mismo modo que estas sondas miden la temperatura de estrellas y planetas interpretando los infrarrojos que emiten, el termómetro aural mide la del oído.

Hasta ese momento (1991), los termómetros electrónicos funcionaban como los analógicos en cuanto a la medición, es decir, por contacto de la zona sensible del mismo en una mucosa. Con la llegada de los termómetros aurales se pudo evitar el contacto con dichas mucosas, frenando algo más la contaminación cruzada, además de que suelen ser más cómodos y rápidos.

No sólo de naves se trata, todo el equipamiento para vuelos espaciales y a grandes alturas requiere en la mayoría de casos materiales o refuerzos especiales y así fue para los paracaídas que se abrían en las tomas de tierra de los Viking de la NASA en Marte. Hablamos de finales de los 70 y principio de los 80, momento en el cual el fabricante de neumáticos Goodyear desarrolló un material con una estructura molecular en cadena, la cual le daba una fuerza cinco veces mayor a la del acero para estos paracaídas especiales.

Habiendo servido para el espacio, el fabricante pensó en su aplicación en tierra firme tras comprobar la fuerza y durabilidad del material. De este modo, lo aplicó a su producto fabricando un nuevo neumático que esperaba durar 10.000 millas más (unos 16.090 kilómetros) que los neumáticos convencionales, según la publicación original.

Para vuelos a grandes alturas y con una duración de días era necesario idear una fuente de energía eficiente y que no supusiese una carga de peso importante. La alianza Environmental Research Aircraft and Sensor Technology (ERAST) de la NASA se puso manos a la obra con este fin y finalmente crearon las células solares de silicio, las cuales se usan en las placas solares convencionales de la actualidad.

Hace un año hablamos aquí de un guante robótico espacial y ya comentamos que ése y otros similares eran inventos de aplicación en el espacio que podían aportar algo en el campo de la salud. Y una de esas aplicaciones es el desarrollo de nuevas prótesis para animales y seres humanos capaces de simular al máximo posible un miembro funcional.

Así, lo que en la NASA ha servido para su propia robótica y las actividades extravehiculares (EVA) se está usando para la creación de prótesis avanzadas y cómodas, para lo cual también ha sido útil además del avance de la robótica y la electrónica (sensores, etc.) el estudio y la creación de nuevos materiales.

Hoy en día se han popularizado mucho los robots aspiradores (aquí de hecho estamos probando bastantes), pero fueron sus antepasados directos los que llegaron a ser producto de consumo gracias a alguna de las tecnologías creadas para las misiones espaciales de la NASA Apollo y Gemini. Hablamos de las aspiradoras inalámbricas de mano, lo que se conoce como Dustbuster por el producto que desarrolló Black & Decker.

El fabricante se encargó de crear un taladro portátil capaz de extraer muestras de la superficie lunar. Para ello desarrolló un software para optimizar el diseño del motor del taladro, y la optimización de esta tecnología llevaría al diseño de la Dustbuster (1981).

Cuando hablamos del primer traje para el espacio vimos que las primeras ideas (partiendo de un desconocimiento relativo de lo que había "allá fuera") ya contemplaban que fuese un traje ignífugo como condición sine qua non. Además, los precursores de lo que sería aquel primer traje que vestiría Yuri Gagarin ya contemplaban que al portador no debería faltarle en ningún momento el oxígeno estando bajo esa escafandra espacial.

La investigación en este sentido se incrementó hacia 1950 según explicaron en la agencia, cuando el Dr. Carl Marvel sintetizó polibencimidazol (PBI) estudiando los polímeros resistentes a altas temperaturas para las Fuerzas Aéreas estadounidenses, a lo cual la NASA le echó el ojo (y la inversión) para llevárselo al terreno aeroespacial.

Tras un accidente con incendio en los tests del Apolo I, la agencia reforzó la investigación en los materiales ignífugos y se optó por el PBI para los trajes, y un par de años después (en 1978) este material se empezó a usar en los cuerpos de bomberos de Estados Unidos.

Además, la NASA inició un proyecto junto con la National Bureau of Standards teniendo como resultado un sistema de respiración (máscara, arnés y bombona de oxígeno) usando un compuesto de aluminio creado por la agencia para el revestimiento de los cohetes, el cual fue adoptado posteriormente por los cuerpos de bomberos, así como un sistema de radio más resistente (a cuyo desarrollo también contribuyó la NASA). Un equipo que además era muy ligero, a diferencia de lo anterior, y posteriormente la agencia espacial desarrolló materiales resistentes al calor para las naves que se aprovecharon también en cuerpos militares.

No se trata de una innovación de nuestro día a día, ni siquiera dentro de lo que es la rutina de un profesional del vídeo que vemos más habitualmente dedicado a la grabación y el montaje, pero ciertos analistas se vieron beneficiados del VISAR (Video Image Stabilization and Registration) que había desarrollado la NASA. Concretamente los agentes del FBI encargados de analizar grabaciones.

El gobierno estadounidense desarrolló el VAS (Video Analyst System) a partir del VISAR, una herramienta que permite inspeccionar las grabaciones fotograma a fotograma, mejorar la visibilidad y otras funciones (el VAS se usa también en ámbito militar).

Por otro lado, un invento que sí podemos disfrutar de una manera más general son los sensores CMOS, los cuales nacieron como solución alternativa a los CCD ocupando menos espacio en la década de los 90. Además del tamaño, los sensores CMOS se diferenciaban de los CCD en que el procesado empezó a ser interno (en cada uno de los píxeles) y más rápido.

La aportación de la agencia espacial estadounidense llega hasta al diseño de Cadillacs y montañas rusas. No es que la NASA haya creado coches o vagones para las atracciones, pero el software usado para dichos diseños sí tiene su germen en ingenieros de software de la agencia.

Concretamente hablamos del NASTRAN, siglas correspondientes a NASA Structural Analysis Program, software que se creo para analizar el estrés, la vibración y las propiedades acústicas de las estructuras y partes de las aeronaves antes de crear los prototipos y que se extendió a los croquis de vehículos para el resto de terrícolas.

Los alimentos deshidratados son algo bastante habitual, por ejemplo la fruta que se vende directamente así como tomates, manzanas y otros productos. También podemos tener nuestro propio deshidratador en casa, dado que existen pequeños electrodomésticos para ello desde hace años (a modo anecdótico, los fans de 'Friends' quizás recordéis aquel excéntrico compañero de piso de Joey y su deshidratadora).

Más allá de las propiedades organolépticas y de lo que nos puedan gustar o no, lo que tienen los alimentos deshidratados es que duran mucho más(sin agua se frena el crecimiento de muchos microorganismos), lo cual es una cualidad imprescindible en los alimentos que se han de llevar a una misión espacial.

Para las misiones Apollo la NASA investigó en este sentido hasta dar con la desecación en frío de los alimentos, de modo que se obtenía comida que pesaba un 80% menos así que en su estado original conservando el 98% de sus nutrientes, y esta tecnología es la que se adoptó de manera industrial para un uso más doméstico y en ámbitos fuera de la carrera espacial. Aquí tenéis algunos ejemplos de menú en las misiones Apollo, con el tipo de alimento (para comer en seco, para rehidratar o intermedio), y la verdad es que parecen bastante surtidos dentro de la dificultad de preparar alimentos para estas condiciones (y en ese momento, hace más de 30 años).

Es evidente que cuando envías vehículos a cientos de miles de kilómetros vas a necesitar sistemas de comunicación más potentes, sobre todo teniendo en cuenta el volumen de datos que se tendrá que transmitir (no es sólo comunicación por texto o radio, está el envío de imágenes, vídeos, etc.). Las agencias espaciales no descuidan esto, y la NASA desarrolló un sistema específico para el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) que permitió transmitir unos 460 GB de información al día a una velocidad de 100 MB por segundo.

Pero la necesidad de transmitir grandes cantidades de datos a larga distancia también se da en la Tierra, por ejemplo en los vuelos y navegaciones transoceánicas o en las comunicaciones de satélites, de modo que estos amplificadores especiales (y espaciales) también potencian la mejora en otras comunicaciones más habituales.

Quizás hayas sufrido alguna lesión muscular y el fisioterapeuta te haya aplicado calentamiento mediante infrarrojos o LEDs rojos. Para estas técnicas se usan unos diodos que emiten calor, favoreciendo la relajación e incrementando la circulación sanguínea en la zona de aplicación.

Estos LEDs se empezaron a usar en la NASA para el crecimiento de plantas en las naves espaciales (investigaciones de fotobiomodulación, PBMT), y posteriormente empresas como Quantum Devices los adaptaron a los terapéuticos, como WARP 10, que se usa en la Marina y el Departamento de Defensa estadounidenses.

Puede que le debamos algún que otro placentero sueño también a la NASA. ¿Os suena el material "espuma con memoria"? Desde hace un tiempo se lleva usando entre otras cosas en colchones, dado que es un material que se adapta a nuestro cuerpo y toma su forma. Es un material llamado también temper foam, ya que es sensible al calor, y su composición tiene una base de poliuretano.

¿Qué tiene que ver el espacio con nuestra comodidad onírica? Pues que este curioso material fue desarrollado por la agencia espacial estadounidense en la década de los 70 (concretamente por el centro de investigación Ames) con el fin de proporcionar un alivio al sometimiento que los astronautas sufrían por las fuerzas gravitatorias. De hecho, además de en colchones, también se usa a nivel militar, en aviones y vehículos comerciales e incluso en las atracciones de los parques.

La monitorización es una tarea habitual en muchos ámbitos, requiriendo ciertos instrumentos de medida con un indicador bien en monitor o en algún tipo de LCD. Un ejemplo habitual es lo que se usa en hospitales para controlar de forma continua la presión sanguínea y otros parámetros, de modo que se puede determinar el estado del paciente incluso cuando éste está en inconsciencia.

Éstas y otras tecnologías relativas a las mediciones, como los dosímetros para radiación o los análisis de aguas subterráneas, se basan en la monitorización ultrasónica que desarrolló la NASA en 1978. Tanto en la agencia como en el resto de ámbitos estos medidores ultrasónicos han ido evolucionando y usándose en más casos, como éste para medir la carga en juntas de la NASA de 2015.

La tecnología de la carrera espacial no fue estrictamente la precursora de depuradoras y sistemas de purificación de aguas, pero el sistema que se desarrolló junto con otras compañías para limpiar el agua y reaprovecharla sí se ha usado comercialmente y en situaciones de dificultad como campos de refugiados o tras desastres naturales. Así, el primer sistema de filtración de agua con tecnología de la NASA se instaló en Irak en 2006, y posteriormente se instalaron en India, México y otros países.

Se creó con la idea de usarlo en misiones de larga duración como las estancias en la Estación Espacial Internacional (ISS), combinando intercambio inónico, procesos de ultrafiltración y adsorción química, de modo que se obtiene agua potable del agua residual que queda con el intercambio respiratorio, del sudor e incluso de la orina.

Por desgracia con el tiempo hemos tenido que ponernos las pilas en idear maneras de limpiar el petróleo del agua, a medida que se han ido sucediendo catástrofes como la del Prestige. La dificultad de limpiar estos vertidos es considerable, teniendo en cuenta que es un líquido sobre otro y que el mar además no es un sustrato estático ni mucho menos tranquilo, por lo que se requieren sistemas específicos para eliminar el fuel como esponjas especiales.

¿Qué aporta la investigación espacial en este aspecto? El PRP, o Petroleum Remediation Product, que usa la tecnología de microencapsulación creada por la NASA en los 90, la cual se basa en miles de pequeñas cápsulas de cera de abeja que "cazan" contaminantes como aceite de motor o hidrocarburos del petróleo ayudando a limpiar las aguas.

¿El qué? ¿Es el APPCC es algo habitual? Sí, lo es y muy necesario. Las siglas se corresponden a "Análisis de Peligros y Puntos Críticos y de Control" (Hazard Analysis and Critical Control Point, HACCP, en inglés), y es una parte esencial en la industria alimentaria, de modo que se controla la salubridad y que no haya contaminación ni riesgos en cualquier punto de la producción.

En este aspecto, la NASA pidió ayuda a Pillsbury para atajar dos temas: la eliminación de restos de comida (que suponen un riesgo de contaminación en la nave) y que no existiese ningún riesgo de enfermedad por bacterias o sus toxinas. Para ello Pillsbuty desarrolló el concepto de APPCC en 1991, y esto se ha extendido globalmente hasta formar parte como decíamos de los procesos obligatorios en la seguridad alimentaria.

En 1970 la NASA y Honeywell desarrollaron un detector de humo por ionización, un dispositivo capaz de detectar humo y gases tóxicos en Skylab (la primera estación espacial estadounidense) para el cual se usó el isotopo americio-241. Éste fue el precursor de los detectores habituales que vemos en los techos (que en ocasiones activan además la emisión de agua), más baratos y basados en la detección fotoeléctrica.

Otros productos y colaboraciones y los "no inventos" de la NASA

Hablando de la aportación de la NASA, más cuantiosa que la de otras agencias si hablamos de la trascendencia de sus avances tecnológicos a otras áreas, también ha favorecido la creación de otros productos como el Thermawing, un sistema de anticongelación para vuelos a muy bajas temperaturas o la colaboración con Google para los sistemas de retransmisión a tiempo real desde la ISS o la creación de mapas 3D de la Luna o Marte. El Internet de las Cosas también lo tocan, y desarrollaron un sistema de control remoto por Internet, el Embedded Web Technology(EWT), que la empresa TMIO aprovechó para crear hornos conectados a internet.

Otras colaboraciones de esta agencia en el avance de tecnologías son el sistema de asistencia ventricular artificial para los pacientes que se hallan esperando un transplante (junto con el Dr. Michael DeBakey, el Dr. George Noon y MicroMed Technology) o los brackets transparentes de cerámica los correctores dentales (con Ceradyne y 3M Unitek). Eso sí, lo que no inventaron (puntualizan) es el teflón, el velcro o el Tang, intentando frenar las leyendas urbanas al respecto.